Que és la Aquaponia?

Introducció:

L’aquaponia es descriu com una tècnica revolucionària que integra la producció de peixos (aqüicultura) i el cultiu de vegetals sense terra (hidroponia).

Aqüicultura + Hidroponia = AQUAPONIA

Aquests s’uneixen en un únic sistema de recirculació, on les restes de menjar i deixalles metabòlics generats pels peixos, són filtrats i transformats en fertilitzant líquid orgànic en un sistema de biofiltres, i seguidament absorbits pels vegetals.

D’aquesta manera es genera un producte de valor mitjançant un subproducte d’un sol ús, amb l’avantatge que, l’aigua ja neta de nutrients, queda disponible per a ser reutilitzada. Gràcies a això, els sistemes aquapónics treballen sobre dos punts de gran interès en producció, rendibilitat i tractament de deixalles (Rakocy, 1999).

En definitiva, s’obtenen 2 actius, peixos i vegetals (normalment hortalisses), contribuint a una producció més sostenible dins d’una economia circular.

Aquests sistemes ofereixen una sèrie d’avantatges sobre aquells en què només es produeixen peixos.

Les deixalles metabòlics dissolts en l’aigua són absorbits per les plantes, reduint així la taxa de recanvi d’aigua diària a només un 1,5% de recanvi d’aigua diari o menys (Mc Murtry, 1997); per contra, en el sistema de recirculació tradicional es treballa amb un recanvi d’aigua del 5 al 10% diari per evitar l’acumulació de deixalles metabòlics.

A més, en aquest sistema s’obtenen majors rendiments. Els vegetals poden expressar tot el seu potencial de creixement ja que no inverteixen energia en buscar nutrients o aigua.

En general el temps collita-producció es redueix a més de la meitat.

El fertilitzant és en un 90% orgànic provinent de la femta dels peixos.

Tot això es tradueix en menors costos operatius del sistema, augmentant així, la rendibilitat productiva.

Una mica d’història:

Els primers estudis publicats en aquaponia es remunten als anys 70, on es va demostrar que les deixalles metabòlics que els peixos generaven podien ser utilitzats per al cultiu de plantes, en forma hidropònic (Lewis, 1978). No obstant això, no va ser sinó fins a la dècada dels ’90 que es va començar a utilitzar la aquaponia a nivell comercial. Ubicat a la Universitat de les Illes Verges, J Rakocy és considerat el pioner en investigar aquesta àrea, ja que va desenvolupar un sistema de cultiu acuapónico que porta en funcionament més de 25 anys. Amb aquests sistemes van ser realitzades nombroses experiències, obtenint valuosos resultats per al desenvolupament de l’activitat.

En els primers assajos de aquaponia es van utilitzar diferents substrats, com sorra (Lewis, 1978) o grava (Rakocy, 1999). Si bé aquests sistemes segueixen sent utilitzats actualment, va quedar clar que no són els millors a l’hora de treballar amb altes càrregues de peixos, tapant-se amb facilitat i per això, han estat deixats de banda a l’hora de pensar en una escala comercial.

El Sistema d’Recirculació per Aqüicultura -SRA:

Un SRA, és un sistema a través del qual es poden cultivar organismes aquàtics de forma intensiva i reutilitzant la mateixa aigua en circuit tancat. Això implica utilitzar petits espais per aconseguir altes produccions, a través de l’aplicació de tecnologies de tractament de l’aigua per poder recircularla.

Existeixen una gran diversitat de filtres utilitzats en el tractament d’aigua; ara bé, els principals utilitzats són els mecànics i els biològics.

Els filtres mecànics se situen immediatament a continuació del tanc que contindrà els peixos i es destinen a eliminar totes les partícules sòlides en suspensió que hi hagi en el sistema. Els sòlids en suspensió són els primers a eliminar-se en un sistema de recirculació.

Els filtres biològics, es col·loquen a continuació dels mecànics i s’empren amb l’objectiu de transformar biològicament les deixalles metabòlics generats pels peixos. A partir d’ells, s’obtenen substàncies menys tòxiques que puguin romandre en el sistema. Aquest procés, es duu a terme per mitjà dels bacteris que creixen sobre el filtre i que s’alimenten de les deixalles metabòlics. Aquests bacteris, requereixen d’una superfície de contacte on allotjar-se. En resum, un filtre biològic és una estructura que posseeix en molt poc lloc, una gran superfície de contacte, on amb el temps, s’allotgen els bacteris necessàries per a la filtració.

Més enllà de la filtració que pugui existir en un sistema de recirculació, és necessària una mínima renovació d’aigua en el mateix (5% – 10%), amb la finalitat de mantenir els paràmetres fisicoquímics en nivells tolerables per als peixos.

El sistema hidropònic:

Un cultiu hidropònic és un cultiu vegetal en què no s’empra sòl algun. Per aconseguir-ho, s’empren diferents tècniques per a fixació de les plantes, les que mantindran les seves arrels en contacte amb una solució nutritiva. Els nutrients presents a l’aigua són absorbits per elles a mesura que creixen. A l’aigua, s’han de mantenir els paràmetres fisicoquímics que afavoreixin el creixement de les plantes i mantinguin un equilibri entre els diferents components de la solució nutritiva. Aquesta tècnica de cultiu permet aconseguir millors rendiments per unitat d’àrea, en comparació amb els cultius en terra, a més d’obtenció de productes de millor qualitat que els obtinguts en ella. Hi ha tres sistemes bàsics de cultius hidropònics:

  • NFT: pel seu nom en anglès, “Nutrient Film Technique”, aquests sistemes consisteixen en fer córrer una pel·lícula de solució nutritiva molt fina al llarg d’un canal de cultiu, el que permet sembrar plantes en menys espai i obtenir rendiments alts per unitat de superfície. Existeixen fins i tot dissenys de sistemes NFT verticals on s’aprofiten murs, creant així, cultius verticals. En travessar tot el canal de cultiu, l’aigua retorna al reservori. Les plantes són contingudes en algun recipient plàstic ranurat o similar suspès sobre el canal, permetent que les seves arrels arribin al nivell de l’aigua.
  • Basses flotants: Els sistemes de basses flotants es caracteritzen per no necessitar reservori d’aigua a part de la zona de cultiu, constituint per si mateixa el reservori. S’utilitzen contenidors similars als de llit de substrat però en aquest cas es troben enterament plens de solució nutritiva. Surant sobre aquesta, es col·loca una planxa de poliestirè expandit o similar de gruix adequat (4-5 cm), en la qual s’efectuen perforacions on es col·loquen les plantes, sostingudes per gots plàstics ranurats. D’aquesta manera, les arrels queden immerses en la solució nutritiva. La solució ha de ser airejada mitjançant bombolleig de manera contínua, assegurant així, una bona oxigenació a la solució.
  • Jaç de substrat: Es tracta de contenidors plens d’un substrat inert que serveix de sosteniment a les plantes. Aquestes caixes no solen tenir més de 30 cm de profunditat, amb una entrada d’aigua i una sortida per l’altre extrem, retornant així al reservori o “sump”. Són utilitzats per a tot tipus de plantes, però especialment, són molt útils per a aquelles plantes que necessiten bon suport pel seu pes, com són els tomàquets, pebrots, etc., o bé, són emprats en condicions climàtiques adverses, com vents forts. A més, proporcionen un excel·lent mitjà de cultiu per a espècies rastreras o amb tubercles com melons, cebes, remolatxes, pastanagues, etc. En aquests sistemes, s’empren diferents tipus de substrats: LECA (Light Expanded Clay Agreggate), grava, cant rodat, sorra, serradures, encenalls, torba, perlita, vermiculita, etc.

El sistema aquapònic:

Juntament amb els fonaments descrits anteriorment, el sistema aquapònic necessita una configuració especial per poder connectar els seus components. Generalment aquesta conformació inclou els següents:

  • Filtre mecànic: on es porta a terme la remoció de sòlids en suspensió. Els sòlids en suspensió poden obstruir el biofiltre, canonades, o bé la cutícula de les arrels de les plantes, impedint una correcta absorció de nutrients.
  • Biofiltre: Només un 35 a 40% de l’aliment consumit és assimilat pels peixos i transformat en carn, mentre que la resta s’excreta cap a la columna d’aigua (Jchapell, 2008).

La biofiltració compleix amb dos objectius en el sistema acuapónico. Tots dos obtinguts a partir d’un mateix procés: la nitrificació.

Transformar el nitrogen amoniacal (NAT) excretat pels peixos com rebuig metabòlic, en un compost menys tòxic per a ells.
L’obtenció d’un compost assimilable per les plantes. Aquests processos, són realitzats per un grup de bacteris nitrificants que s’allotgen en els filtres biològics (així com en qualsevol superfície del sistema) obtenint com a resultat final, nitrats (NO3-). Aquest component inorgànic és el menys tòxic nitrogenat (fins a 300 mg / l, DL50, segons l’espècie) i constitueix la forma de nitrogen assimilada per les plantes.

 

En general, la quantitat de plantes que pugui sostenir un sistema acuapónico, estarà supeditada a la quantitat d’aliment que els peixos presents, ingereixin. Per la seva banda, cada sistema tindrà una capacitat determinada per filtrar biològicament les deixalles metabòlics i aquesta capacitat de filtració serà la que imposarà la quantitat d’aliment que pugui oferir-se com a màxim als peixos.

Espècies potencials per a la aquaponia:

Les espècies que poden ser cultivades en sistemes aquapónics, tant de plantes, com de peixos són variades, i a priori no hi ha cap limitació.

Tanmateix, la seva combinació és important ja que s’han de seleccionar aquelles espècies que comparteixin paràmetres fisicoquímics més similars. Els factors principals són sens dubte temperatura i pH. Aquesta concordança mai arriba a ser del 100% i això es deu al fet que la majoria de les plantes requereixen d’un pH 5,5, mentre que els peixos prefereixen un pH de 7,5.

Espècies de peixos en sistemes aquapònics:

  • tilapia
  • peix gat
  • carpa comú
  • truita arc de Sant Martí
  • Murray cod
  • perca americana
  • Peixos ornamentals …

Espècies vegetals en sistemes aquapònics:

  • hortalisses: enciam, bleda, ruca, julivert, escarola, espinacs, tomàquet, pebrots, meló, coliflor, bròquil, veces, pastanaga, ceba, etc.
  • herbes aromàtiques: Menta, alfàbrega, coriandre, orenga, etc.
  • plantes aquàtiques: lotus, lemna, elodea, vallisneria, etc.
  • Ornamentals: falgueres, florals, etc.

Profilaxi en aquaponia:

La prevenció de malalties tant de peixos com dels vegetals, és una prioritat en el maneig de plagues en els sistemes aquapónics. Això es deu al fet que no és possible la utilització de cap producte químic o medicament o bé pesticida. Això comportaria la mort d’un dels dos components del sistema. Per exemple, si es tracta als peixos amb antibiòtic, afectaria als bacteris del filtre i acabarien morint les plantes, i viceversa amb un tractament de pesticides en els vegetals, afectaria els peixos.

És per això, que tots els mètodes de control i cura de les plagues o les malalties han de ser de caràcter orgànic.

Suplements en aquaponia:

Desgraciadament és molt difícil aconseguir que tots els micro i macronutrients estiguin presents a l’aigua amb l’aportació d’ells mitjançant la femta i restes de menjar dels peixos. És per això que hem de suplementar algun element indispensable per al bon creixement de les plantes. Encara que hi ha diversos nutrients que poden ser suplementats, el més important és el ferro.

Això es deu al fet que la seva forma química d’absorció radicular per part de les plantes està en un rang de pH àcid per romandre disponible.

Les plantes poden absorbir el ferro en els seus estats d’oxidació Fe2 + (ferro ferrós) i Fe3 + (ferro fèrric), però, encara que la majoria del ferro està en forma fèrrica, la forma ferrosa és fisiològicament més important per a les plantes. Aquesta forma és relativament soluble, però s’oxida fàcilment al Fe3 +, que tendeix a precipitar-se.

El Fe3 + és insoluble en un pH neutral i en un pH alt, i per tant no és disponible per a les plantes en aigua alcalines o en aigües dures. A més, el ferro es combina fàcilment amb els fosfats, els carbonats, el calci, el magnesi i amb els ions d’hidròxid.

Les plantes fan servir diversos mecanismes per absorbir el ferro. Un d’ells és el mecanisme de quelació – la planta s’excreta compostos trucades sideróforos, que formen un complex amb el ferro i augmenten la seva solubilitat. Aquest mecanisme també implica bacteris.

Un altre mecanisme implica l’extrusió de protons (H +) i de compostos reductors per les arrels de la planta, per reduir el pH a la zona d’arrels. El resultat és un augment en la solubilitat del ferro.

En aquest sentit, l’elecció de la forma dels fertilitzants nitrogenats és important. El nitrogen amoniacal (NH4 +) augmenta l’extrusió dels protons per les arrels, el pH baixa, i el ferro s’absorbeix millor per la planta.

El nitrogen nítric (NO3-) augmenta l’extrusió d’ions d’hidròxid, que augmenten el pH a la zona d’arrels i contraresten l’absorció eficient de ferro.

Les arrels laterals joves són més actives en l’absorció de ferro i, per tant, és imperatiu mantenir un sistema d’arrels sa i actiu. Qualsevol factor que interfereixi amb el desenvolupament de les arrels, interfereix amb l’absorció del ferro.

Per això, és molt comú haver de suplementar el ferro en sistemes aquapónics. El ferro ha de ser agregat al sistema de manera quelada perquè aquest sigui assimilat per les plantes (EDTA-Fe, DTPA-Fe, etc.)

Jordi Carreras Vilariño

Biòleg i director del projecte The Greenfish Farm

Bibliografia

Chapell, J. A.; Brown, T. W. & Purcell, T., 2008. A demostration of tilapia and tomato culture utilizing an energy efficient integrated system approach. 8th International Symposium on Tilapia in Aquaculture 2008. pp 23-32.

Caló, P.; 2011 , Introducción a la Acuaponia , Centro Nacional de Desarrollo Acuícola- CENADAC.

Diver, S., 2006. Aquaponics: Integration of Hydroponics with Aquaculture. ATTRA publications. National Sustainable Agriculture Information Service. 28 pp.

Lewis, W. M.; Yopp, J. H.; Schramm, H. L.; Brandenburg, A. M., 1978. Use of hydroponics to maintain quality of recirculated water in a fish culture system. Transactions of the American Fisheries Society. 107:92–99.

Losordo, T.; Masser, M. P. & Rakocy, J., 1998. Recirculating Aquaculture Tank Production Systems: An Overview of Critical Considerations. Southern Regional Aquaculture Centre Publication No 451. Southern Regional Aquaculture Centre, USA.

Masser, M. P.;Rakocy, J. E. & Losordo, T. M., 1999. Recirculating aquaculture tank production systems: management of recirculating systems. Southern Regional Aquaculture Centre Publication No 452. Southern Regional Aquaculture Centre, USA.

McMurtry, M. R.; Sanders, D. C.; Cure, J. D.; Hodson, R. G.; Haning, B. C.; St. Amand, P. C.,1997. Efficiency of water use of an integrated fish/vegetable co-culture system. J. World Aquaculture Soc. 28:420–428

Rafiee, G. H.; & Saad, C. R., 2006. The Effect of Natural Zeolite (Clinoptiolite) on Aquaponic Production of  Red Tilapia (Oreochromis sp.) and Lettuce (Lactuca sativa var. longifolia), and Improvement of Water Quality. Journal of Agriculture Science and Technology. 8: 313-322.

Rakocy, J. E.; Bailey, D. S.; Shultz K. A. & Cole, W. M., 1997. Evaluation of a commercial scale aquaponic unit for the production of tilapia and lettuce. Pages 357-372 in: K. Fitzsimmons, ed. Tilapia Aquaculture: Proceedings of the Fourth International Symposium on Tilapia in Aquaculture, Orlando, Florida.

Rakocy, J. E., 1999. The status of aquaponics Part 1. Aquaculture Magazine. Julio-Agosto. Pp 83 – 88. USA.

Rakocy, J. E., 1999. The status of aquaponics Part 2. Aquaculture Magazine. Septiembre-octubre. Pp 64 – 70. USA.

Rakocy, J. E.; Shultz, R. C.; Bailey, D. S. & Thoman, E. S., 2004. Aquaponic production of tilapia and basil: comparing a batch and staggered cropping system. Acta Horticulturae (ISHS) 648:63-69.

Rakocy, J. E.; Masser, M. P. & Losordo, T. M., 2006. Recirculating Aquaculture Tank Production Systems: Aquaponics—Integrating Fish and Plant Culture. Southern Regional Aquaculture Centre Publication No 454. Southern Regional Aquaculture Centre, USA.

AQUAPONIA.CAT

Portal d’aquaponia a Catalunya